Amplificateur à tube 300B Single-Ended

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L'écoute d'un amplificateur équipé d'un tube triode 300B dans une configuration dite "Single-End" sur mon système de haut-parleurs a été une grosse révélation car l'image sonore produite est beaucoup plus chaleureuse que celle fournie par de classiques amplificateurs à transistors dont l'écoute s'avère plus analytique mais froide et décharnée.

Le dernier amplificateur que j'ai construis il y a plus de 20 ans est un Kanéda 50W en Classe A. Le temps est donc venu d'essayer autre chose.
Un ampli à tubes ? Pourquoi pas. Mais voilà, tout est à apprendre ou à réapprendre car si mes premiers cours d'électronique parlaient bien des tubes, leurs souvenirs sont bien loin. Je reprends donc le sujet à la base pour comprendre les paramètres qui doivent être maîtrisés pour une telle réalisation.

Avant d'attaquer quoi que ce soit, je voulais savoir si la puissance limitée à quelques Watts (entre 7 et 10 selon les montages) fournie par ces amplificateurs serait suffisante pour alimenter mes haut-parleurs. J'ai donc à cette fin rebranché mon ampli de 8W. Pas de problème, le niveau s'avère suffisant pour une écoute en appartement.

A ce propos d'ailleurs, de quoi parle t'on ?
Il est certain qu'un amplificateur disposant d'une faible puissance, 8W dans ce cas, est plutôt adapté à des haut-parleurs à haut-rendement, disons de l'ordre de 98 à 100 dB, voir plus éventuellement.
Sur le Web, on peut lire pas mal d'articles relatifs à la puissance nécessaire à l'obtention d'un niveau d'écoute domestique correct et raisonnable.  Ce niveau d'écoute varie de 80 à 90 dB selon les dires des uns et des autres.
Prenons une enceinte pourvue d'un rendement de 99 dB/W/m.
Comme il faut doubler la puissance pour obtenir un gain de 3 dB, on voit qu'un amplificateur de 8W permettra donc un niveau de 108 dB !
Avec 1 watt le niveau sonore possible sera déjà très confortable. A contrario, la puissance nécessaire pour obtenir les 90 dB sera très faible, la puissance nécessaire chutant de moitié tous les 3 dB (1W= 99 dB, 0,5W=96dB, 0,25W=93 dB, 0,125W= 90dB) soit 125 mW pour obtenir 90dB !
Au passage, on notera la nécessité d'un amplificateur très silencieux pour que le signal ne soit pas noyé dans un souffle ou une ronflette...

Par chance, un ami possédant un amplificateur à tubes triodes 300B est venu à la maison avec son ampli sous le bras. C'est une image, car cet ampli pèse la bagatelle d'une quarantaine de Kilos, la faute à 2 énormes transformateurs de sortie Audio Note ! La puissance disponible est sensiblement du même ordre que l'ampli avec lequel j'ai fait un essai de niveau sonore.
Là aussi, pas de soucis au sujet du niveau sonore, l'ampli rempli bien le local d'écoute mais, comme je l'ai écrit plus haut, avec une esthétique sonore très différente.

J'entreprends donc l'étude et la réalisation d'un tel amplificateur.

14 juillet 2012

La triode 300B

La triode 300B de Western Electric

Le tube triode a été inventé par l'ingénieur américain Lee De Forest en 1906

Le tube triode 300B Western Electric issu du tube 300A créé en 1933 pour le cinéma, est apparu en 1938.
L'historique de ce tube ici.

Référence absolue,
on trouve difficilement cette triode sur le marché.

La triode 300B de Western Electric

Spécifications de la triode 300B de Western Electric

Le principe

Il est fort simple comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous.
Une cathode est chauffée par un filament, on parle alors d'effet thermo-ionique. Les électrons émis par la cathode sont attirés par l'anode portée à un potentiel élevé. La grille interposée entre la cathode et l'anode permet de réguler le flot d'électrons circulant entre elles.

Eléments internes d'une triode
Eléments internes d'une triode

A noter que le chauffage cathodique des tubes triode peut être réalisé de 2 façons. Lorsque le filament et la cathode sont physiquement distincts, on parle alors de triode à chauffage indirect. Si ces 2 éléments sont confondus, on parle alors de triode à chauffage direct, ce qui est le cas de la triode 300B.

mode_chauffage_triode

Schéma de base d'un amplificateur

Un tube, un transformateur, une alimentation haute tension de plusieurs centaines de volts.
Il faut cependant polariser le tube, c'est-à-dire pouvoir réguler le flot d'électrons issue de la cathode transitant vers l'anode.
Deux possibilités existent. L'une consistant à porter la grille à un potentiel négatif par rapport à la cathode, l'autre en décalant le potentiel de la cathode par rapport à la masse via une résistance à laquelle on adjoint un condensateur.
Les électrons sont émis par la cathode par l'intermédiaire de filaments qui chauffent la cathode (les filaments ne sont pas représentés sur le schéma ci-dessous pour le simplifier)

les principaux type de polarisation
les principaux type de polarisation

La tension de grille constante est superposée au signal à amplifier. Cette tension est très importante pour fixer le point de fonctionnement optimal du tube utilisant au mieux sa partie linéaire.

Avant d'aller plus loin, on peut facilement imaginer que les éléments clés d'un tel amplificateur et décisifs dans la qualité d'écoute seront le tube 300B et le transformateur de sortie.

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